O esquema representa uma célula a combustível, que é uma pilha com alimentação contínua de combustível. Para o funcionamento dessa célula, emprega-se

Question

O esquema representa uma célula a combustível, que é uma pilha com alimentação contínua de combustível. Para o funcionamento dessa célula, emprega-se como reagentes o metanol (H3COH), o oxigênio (O2) e a água (H2O). (Stefan Kazula et al. “Review of fuel cell technologies and evaluation of their potential and challenges for electrified propulsion systems in commercial aviation”. Proceedings of Global Power and Propulsion Society, 2022. Adaptado.) As semirreações no sentido da redução e os potenciais padrão de redução (E0) relacionados às substâncias químicas que participam das reações dessa célula a combustível são: CO2 (g) + 6H+ (aq) + 6e– → H3COH (l) + H2O (l) E0 = +0,03 V O2 (g) + 4H+ (aq) + 4e– → 2H2O (l) E0 = +1,23 V a) Determine o estado de oxidação do carbono no CO2. Represente a fórmula estrutural do metanol. b) Escreva a reação global que ocorre durante o funcionamento dessa célula a combustível. Calcule o potencial padrão (ddp) dessa célula.

Ed · Answer

Você pediu uma resposta direta e objetiva para as questões a) e b).

a) Estado de oxidação do carbono no CO2:
- No CO2, o oxigênio tem estado de oxidação -2.
- Como há 2 oxigênios, total -4.
- A molécula é neutra, então o carbono deve ter +4 para equilibrar.
Resposta: O estado de oxidação do carbono no CO2 é +4.

Fórmula estrutural do metanol (CH3OH):
  
      H
      |
  H - C - O - H
      |
      H

b) Reação global da célula a combustível:

As semirreações dadas são:

Redução (cátodo):  
O2 (g) + 4H+ + 4e– → 2H2O (E0 = +1,23 V)

Oxidação (ânodo):  
H3COH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e– (inverso da redução do CO2, E0 = +0,03 V)

Para balancear elétrons, multiplicamos a redução por 3 e a oxidação por 2:

Oxidação (2x):  
2 H3COH + 2 H2O → 2 CO2 + 12 H+ + 12 e–

Redução (3x):  
3 O2 + 12 H+ + 12 e– → 6 H2O

Somando:

2 H3COH + 2 H2O + 3 O2 + 12 H+ + 12 e– → 2 CO2 + 12 H+ + 12 e– + 6 H2O

Cancelando 12 H+ e 12 e– dos dois lados:

2 H3COH + 2 H2O + 3 O2 → 2 CO2 + 6 H2O

Simplificando:

2 H3COH + 3 O2 → 2 CO2 + 4 H2O

Reação global:

2 CH3OH + 3 O2 → 2 CO2 + 4 H2O

Cálculo do potencial padrão (ddp):

E0 célula = E0 redução (cátodo) – E0 redução (ânodo)

E0 redução do O2 = +1,23 V  
E0 redução do CO2 = +0,03 V (mas como é oxidação, inverte o sinal: -0,03 V)

Então:

E0 célula = 1,23 V – 0,03 V = 1,20 V

---

**Resumo final:**

a) Estado de oxidação do carbono no CO2: +4  
Fórmula estrutural do metanol: H3C–OH (conforme desenho acima)

b) Reação global:  
2 CH3OH + 3 O2 → 2 CO2 + 4 H2O

Potencial padrão da célula: 1,20 V

Química Física

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